煤气净化技术交流：一文讲透荒煤气初冷工艺

煤气净化技术交流：一文讲透荒煤气初冷工艺漫漫长夜地图 炼焦煤气由集气管沿吸煤气主管流向煤气初步冷却器。吸煤气主管除将煤气由焦炉引向化产回收车间外，还起着空气冷却器的作用，但散失的热量不大，煤气温度仅降低1~3℃。 煤气在进人冷却器

炼焦煤气由集气管沿吸煤气主管流向煤气初步冷却器。吸煤气主管除将煤气由焦炉引向化产回收车间外，还起着空气冷却器的作用，但散失的热量不大，煤气温度仅降低1~3℃。

煤气在进人冷却器前的温度还相当高，且含有大量焦油汽和水汽，须在初步冷却器中进一步冷却到25～35℃，并将大部分焦油汽和水汽冷凝下来。

目前国内外广泛采用的煤气初步冷却方式有 ：间接冷却、直接冷却和间冷直冷相结合三种。

一、 煤气的间接初冷

1．煤气间接初冷工艺流程

荒煤气与喷洒氨水冷凝焦油等沿吸煤气主管首先进入气液分离器，煤气与焦油、氨水、焦油渣等于此处分离。分离下来的焦油、氨水和焦油渣一起进入 焦油氨水澄清槽，经过澄清分成三层：上层为氨水；中层为焦油；下层为焦油渣。沉淀下来的焦油渣由刮板输送机连续刮送至漏斗处排出槽外。焦油则通过液面调节器流至焦油中间槽，由此用泵送至焦油贮槽，经初步脱水后，再用泵送往焦油车间。氨水由澄清槽的上部满流到氨水中间槽，再用循环氨水泵送回焦炉集气管喷洒以冷却荒煤气。这部分氨水称为 循环氨水。

经气液分离后的煤气进入数台并联的 立管式间接初冷器内用水间接冷却。 煤气走管间，冷却水走管内。从并联操作的各台初冷器出来的煤气温度是有差别的，汇集在一起后的煤气温度称为集合温度。

随着煤气的初步冷却，煤气中的绝大部分焦油汽、大部分水汽和萘在初冷器中被冷凝下来，萘溶解于焦油中。煤气中一定数量的氨、二氧化碳、硫化氢、氰化氢和其他组分则溶解于冷凝水中，形成冷凝氨水。焦油和冷凝氨水的混合液称为冷凝液。冷凝氨水中含有较多的挥发氨盐[ 、 、 等]，固定氨盐[ 、 、（ 、 等）含量较少。 循环氨水中则主要含有固定氨盐，在其单独循环时，固定氨盐含量可高达30～40克／升。为了降低循环氨水中固定氨盐的含量，以减轻对焦油蒸馏设备的腐蚀和改善焦油的脱水和脱盐操作，目前多采用两种氨水混合的流程。混合氨水的固定氨盐的含量可降至1.3～3.5克／升。如图所示，冷凝液自流入中间槽，再用泵送入机械化氨水澄清槽，与循环氨水混合澄清分离。分离后所得的 剩余氨水送去脱酚和蒸氨。

由管式初冷器出来的煤气还含有1．5～2克／标米 3 的雾状焦油，被鼓风机抽送至电捕焦油器将其中绝大部分焦油雾除去后，再送至下一工序。

当冷却煤气用的冷却水为直流水时，冷却器后的热水直接排放。如为循环水时。则将温度约为45℃的热水送往凉水架冷却至25℃左右，再用初冷水泵送回初冷器循环使用。

上述煤气间接初冷流程适用于生产硫铵的工艺系统，当生产浓氨水时，为使初冷器后煤气的集合温度低于20℃，以减少煤气中焦油雾和萘的含量，宜采用两段初步冷却。

2．冷凝氨水和焦油的特点和用途

冷凝氨水的组成随煤气初步冷却的形式、冷却温度及氨水的产量不同而波动，在间接冷却时，冷凝液的平均组成（克/升）为：

全氨量： 8~12

挥发氨： 4~6

固定铵： 4~8

二氧化碳： 2~4

硫化氢： 1~3

酚： 1.2~2.5

吡啶盐基： 0.2~0.5

萘和轻油： 少量

目前，我 国焦化厂均采用混合氨水系统，挥发氨含量为0.1~0.2%（1~2克/升），一般为1.3~1.5克/升。

在常压下， 氨水略带淡黄色，有强烈的刺激气味，略呈碱性。氨水中氨易挥发，加热时蒸发带走大量的潜热。氨水主要作焦炉的循环氨水，在上升管和集气管处冷却煤气，将剩余氨水送去蒸馏，产生氨气。氨气在饱和器经硫酸吸收后生产硫铵，并回收吡啶；送去脱酚可生产酚盐，也可以经蒸氨后生产浓氨水。

粗焦油颜色为黑色，密度为1.12~1.22克/厘米 3 之间（20~4℃）50℃时的比粘度约9~10°（恩式粘度），闪点为96~105℃，一般含氨水2~5%。

焦油本身用途并不大，一般仅作碳黑原料油、燃料油、涂料和防腐剂。但若将焦油加工，可得轻油、酚油、萘油、洗油、一蒽油、二蒽油和沥青等窄馏分，再进一步加工精制，可获得众多的化学工业产品，可作医药、染料、塑料、合成纤维及国防工业等原料。

3．剩余氨水量的影响因素

在炼焦配煤中含8~10%的外在水分，另外在炼焦过程中， 煤中所含的氧在高温下与氢化合生成约占干煤重量2~4%的化合水。这两部分水分在炼焦过程中变成水蒸气随荒煤气一起逸出，经冷凝后，除补充氨水少量损失外，其余部分则为剩余氨水。显然，剩余氨水量取决于配煤水分和化合水的数量以及煤气初冷后的集合温度（决定初冷后煤气的水气含量）。

4．集合温度的影响

如果集合温度偏高，可能带来的问题有：

（1）煤气中水汽含量增多，体积变大，造成 鼓风机能力不够，影响煤气的正常输送。

（2）焦油汽的冷凝率降低，初冷器后煤气中焦油含量增多，如捕焦油器效率不高，将使氨的回收、洗苯、脱硫均受到影响。

（3）在初冷器内，煤气中的萘蒸汽在遇冷时，有相当部分呈细小薄片晶体析出，很难从高速的煤气中沉降下来，结果随煤气带走，所以煤气中的实际合萘量比在同温下萘汽的饱和含量要高1～2倍。 当集合温度偏高时，煤气中含萘量将更显著增大，这是因为：

①煤气中纯萘的蒸汽压随煤气温度的升高而有很大的增长。

②初冷器冷端得到的冷凝焦油中含萘量可达21～26％（当初冷器后煤气温度为31℃时），而全焦油量仅约8~10％。由此可见，如冷却器后煤气温度偏高，则由于焦油冷凝率及萘在焦油中溶解度的降低，溶解于焦油中的萘量减少，随煤气带走的萘量就相应地增多了。

煤气含萘量高，将使煤气管道和设备堵塞，增加以后洗萘系统的负荷。给洗氨洗苯带来困难。

由上述可见，在煤气初冷操作中，必须保证初冷器后集合温度不高于规定值，并尽可能地脱除煤气中的萘。

二、煤气的直接初冷

1，间接初冷的流程

煤气的直接初冷，是在直接冷却塔内，由煤气和冷却水直接接触传热而完成的。我国一些小型焦化厂多采用直接初冷流程。

由吸气主管来的82℃左右的荒煤气，经气液分离器进入并联的 直接式木格填料初冷塔，用氨水喷洒冷却到28℃，然后由鼓风机送至捕焦油器捕除焦油雾后，再送至下一工序。

从气液分离器分离出来的循环氨水、焦油和焦油渣，经焦油盒分出焦油渣后，流入焦油氨水澄清池。从澄清池出来的循环氨水，用泵送回集气管喷洒冷却煤气。澄清池底部的焦油流入焦油池，然后用泵抽送到焦油槽，再送往焦油车间加工处理。焦油盒底部的焦油渣由人工捞出。

初冷塔底部流出的喷洒氨水和冷凝液经水封槽进入初冷循环氨水澄清池，与洗氨塔来的氨水混合并进行焦油分离。分离出来的焦油与上述焦油混合。澄清后的氨水用泵送入喷淋式冷却器经冷却后，送至初冷塔循环使用。剩余氨水即富氧水则送去蒸氨。

从初冷塔流出的氨水管路上引出支管至焦炉循环氨水澄清池，以补充焦炉循环氨水的蒸发损失。

国外有些大型焦化厂也采用煤气直接初冷流程。在空喷塔内用经过冷却的氨水和澄清槽分离出来的焦油分段喷洒。或用经过冷却的氨水焦油混合液喷洒。这样在冷却煤气的同时，还可将煤气中所夹带的部分萘除去。由初冷塔流出的氨水和焦油进入专用的焦油氨水澄清槽进行分离，澄清后的氨水供循环使用，并将多余部分送去加工。

2．直接初冷流程的优缺点

煤气直接初冷，不但冷却了煤气，而且具有净化煤气的良好效果。生产实测数据表明，在直接初冷塔内，可以洗去进塔煤气中90％以上的焦油，80％左右的氨，60％以上的萘， 以及约50％的硫化氢和氰化氢。这对后面洗氨、洗苯过程及减少设备腐蚀，都是有好处的。

同煤气间接初冷相比，直接初冷还具有冷却效率较高、煤气压力损失较小、不易堵塞、以及建设投资和钢材耗用量较少等优点。但也具有工艺流程较复杂、动力消耗较大、循环氨水冷却器易堵等缺点。

三、间冷直冷相结合的煤气初冷

1．、间冷直冷相结合的初冷流程

自集气管来的温度为82℃左右的荒煤气几乎是为水汽所饱和的。水蒸汽热焓约占煤气总热焓的4％，故煤气在高温阶段冷却所放出的热量绝大部分为水汽冷凝热，冷却效率较高。同时在 温度较高时（高于52℃），萘不会凝结造成设备堵塞。

所以，煤气高温阶段宜采用间接冷却。而在低温冷却阶段，由于煤气中水汽含量已大为减少，煤气层将限制水汽一煤气混合物的冷却，同时萘的凝结也易于造成堵塞。所以，此阶段直采用冷却效率较高、不易堵塞，且能净化煤气的直接冷却。

因而，目前在国内外新建的大型焦化厂，趋向于采用间冷直冷相结合的煤气初冷流程。

由集气管来的82℃左右的荒煤气经气液分离器分离出焦油、氨水后，进入横管式间接冷却器被冷却到50～55℃，再进入直冷空喷塔冷却到25~35℃。在直冷空喷塔内，煤气由下向上流动，与分两段喷淋下来的氨水、焦油混合液密切接触而得到冷却。聚集在塔底的喷洒液及冷凝液经沉淀析出其中的固体杂质后，用于循环喷洒的混合液经依封槽用泵送入螺旋换热器冷却到25℃左右，再压送至直冷空喷塔上、中两段喷洒。相当于塔内生成的冷凝液量的部分混合液，由塔底导入机械化氨水澄清槽，与气液分离器下来的氨水、焦油及横管冷却器下来的冷凝液等一起混合进行分离。澄清的氨水进入氨水槽后，用循环氨水泵送往焦炉喷洒。剩余氨水经氨水贮槽送往脱酚与蒸氨装置。初步澄清的焦油送至焦油分离槽除去焦油中的焦油渣及进一步脱除水分，然后经焦油中间槽转送入贮槽。

在采用两种氨水混合系统时，循环氨水中挥发氨的浓度相对增加，而循环氨水的温度又很高，因而氨的挥发损失将增大。为了防止氨的挥发损失和减少污染，可采用封闭式的澄清槽，并设置洗涤塔以净化由槽内排出的气体。

直冷塔内喷洒用的洗涤液在冷却煤气的同时，还会吸收氨、硫化氢及萘等，并逐渐被萘饱和。因此在洗涤液闭路循环系统中，采用 螺旋板式冷却器来冷却循环洗涤液，可以减轻由于萘的沉积而造成的堵塞。 但洗涤液一经冷却，水对萘的溶解度即随之下降，一部分萘便呈固态析出，并和焦油一起沉积于换热面上，因而冷却器仍需经常清扫。

四、初冷过程中在操作方面应注意的事项

1）循环氨水泵的出口压力应保持在1.96×105Pa（2公斤/厘米2）， 氨水的温度应保持在72~78℃的范围，这样才能使氨水达到足够的雾化程度和焦炉煤气达到降温的效果。

2）在氨水焦油澄清槽内应 注意氨水、焦油和焦油渣的分层情况，应做到分离出的氨水中不夹带焦油和少带浮油，分离出的焦油应不带焦油渣和少带氨水。为此，氨水在澄清槽内的停留时间应不少于20分钟，液面不得忽高忽低，有条件时应连续压油。

3）为了使煤气初冷器正常工作，应经常注意循环氨水的质量和循环氨水泵的压力，力求入煤气初冷器的煤气温度较低。与此同时，应保证入初冷器的冷却水有较稳定的水量和较低的温度， 一般要求进水温度为25℃。为此，应经常检查凉水架的和通风情况。在夏天时，可补充一部分低温水，以保证进水温度的要求。 除了使入口煤气和进水温度较低外，还应定期检查清扫冷却管的外壁，保持冷却管的传热效果，或改善冷却水的水质，防止在管内壁上结水垢。